取样光纤光栅的应用及理论研究

论文摘要

光纤光栅在光通信的各个领域都起着关键的作用,为将来实现易升级、可重构的智能全光网络提供了保障。本文围绕取样光纤光栅的特性研究及其作为半导体激光器的外腔展开了深入的理论研究,建立了理论分析模型。本论文主要囊括以下几方面内容:利用耦合模理论、传输矩阵法与傅立叶变换法分析取样光纤光栅,并利用传输矩阵法模拟了取样光纤光栅的光谱特性。从中知道样光纤光栅的反射率并不均衡,其反射谱的包络函数为一个Sinc函数。为解决取样光纤光栅反射谱不均衡的性质,引入了Sinc取样光纤光栅(即Sinc切趾)。Sinc取样光纤光栅的光谱除了具有普通取样光纤光栅光谱的基本特性外,还能消除取样光纤光栅的旁瓣,并能选择光谱的信道数目。研究了取样光纤光栅做为外腔的半导体激光器,并首次用计算机分别模拟了以普通取样光纤光栅和Sinc取样光纤光栅作为外腔的半导体激光器,获得了它们的输出功率随波长变化曲线。最后分析了Sinc取样光纤光栅外腔半导体激光器输出功率谱随调谐温度的变化。由于仅对半导体激光器的外腔进行了替换,所以模拟结果的可靠性很高。本文的研究结果对认识取样光纤光栅外腔半导体激光器的输出特性具有一定的意义,预期对今后理论及实验研究取样光纤光栅外腔半导体激光器给予一些帮助。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 光纤通信技术的发展
• 1.3 光纤光栅的基本概念
• 1.3.1 光纤光栅的原理
• 1.3.2 光纤光栅的分类
• 1.3.3 光纤光栅的理论分析方法
• 1.4 本文研究的主要内容及意义
• 第2章 取样光纤BRAGG 光栅的理论分析
• 2.1 光纤光栅的耦合模理论
• 2.1.1 耦合模方程在介质波导中的一般表达式
• 2.1.2 光纤光栅的耦合模方程
• 2.2 取样光纤光栅的传输矩阵法
• 2.2.1 矩形取样光纤光栅的传输矩阵法计算
• 2.2.2 矩形取样光纤光栅光谱分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 SINC 取样光纤光栅的理论分析
• 3.1 光纤光栅的傅立叶变换法
• 3.1.1 取样光纤光栅的傅立叶分析
• 3.1.2 取样光纤光栅的选取
• 3.2 SINC 取样光纤光栅的模型和计算
• 3.2.1 Sinc 取样光纤光栅的模型
• 3.2.2 Sinc 取样光纤光栅的数值计算
• 3.3 本章小结
• 第4章 取样光纤光栅在光通信系统中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 取样光纤光栅多波长激光器
• 4.3 取样光纤光栅复用/解复用器
• 4.4 取样光纤光栅重构型光分插复用器
• 4.5 其它应用
• 4.5.1 光纤传感器
• 4.5.2 多信道色散补偿器
• 4.6 取样光纤光栅在光纤通信中的应用总结
• 第5章 取样光纤光栅外腔半导体激光器的研究
• 5.1 引言
• 5.2 半导体激光器的理论分析
• 5.2.1 半导体激光器的速率方程
• 5.2.2 半导体激光器中影响输出模谱的因素
• 5.3 取样光纤光栅外腔半导体激光器理论分析
• 5.3.1 器件的结构
• 5.3.2 取样光纤光栅外腔半导体激光器的理论研究
• 5.4 取样光纤光栅外腔半导体激光器的数值模拟
• 5.4.1 等效反射率
• 5.4.2 阈值条件
• 5.4.3 输出功率
• 5.5 结果与讨论
• 5.5.1 光纤光栅外腔半导体激光器
• 5.5.2 取样光纤光栅外腔半导体激光器
• 5.5.3 Sinc 取样光纤光栅外腔半导体激光器
• 5.5.4 外腔温度对发射波长的调谐
• 5.6 本章总结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文